{"id":1926,"date":"2025-08-19T09:15:18","date_gmt":"2025-08-19T06:15:18","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/?p=1926"},"modified":"2025-11-20T13:36:56","modified_gmt":"2025-11-20T10:36:56","slug":"das-konzept-des-einstein-rings-und-seine-verbindung-mit-dunkler-materie","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/2025\/08\/19\/das-konzept-des-einstein-rings-und-seine-verbindung-mit-dunkler-materie\/","title":{"rendered":"Das Konzept des „Einstein-Rings“ und seine Verbindung mit dunkler Materie"},"content":{"rendered":"

Ein Einstein-Ring ist ein extrem seltener Typ eines Gravitationslinsenobjekts, das erstmals in Albert Einsteins Relativit\u00e4tstheorie vorhergesagt wurde. Gravitationslinsen entstehen, wenn die enorme Schwerkraft eines massereichen Vordergrundobjekts, wie etwa eines Galaxienhaufens oder eines Schwarzen Lochs, die Raumzeit um dieses Objekt herum kr\u00fcmmt. Licht, das von weiter entfernten Objekten, wie Galaxien oder Supernovas, ausgestrahlt wird und diese gekr\u00fcmmte Raumzeit durchquert, erscheint aus unserer Perspektive von der Erde aus ebenfalls gekr\u00fcmmt.<\/span><\/p>\n

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Dieser Effekt verst\u00e4rkt au\u00dferdem das Licht des Objekts, das durch die Gravitationslinse erfasst wird, wie eine Lupe, wodurch Astronomen weit entfernte Objekte detaillierter untersuchen k\u00f6nnen, als dies normalerweise m\u00f6glich ist. Die meisten Objekte, die durch Gravitationslinsen erfasst werden, bilden B\u00f6gen oder Teilringe um das Vordergrundobjekt. Ein echter Einstein-Ring hingegen bildet einen vollst\u00e4ndigen Kreis um ein n\u00e4her gelegenes Objekt. Dies ist nur m\u00f6glich, wenn das entfernte Objekt, das Vordergrundobjekt und der Beobachter perfekt ausgerichtet sind.<\/span><\/p>\n

In einer in der Fachzeitschrift Nature Astronomy ver\u00f6ffentlichten Studie entdeckten die Forscher im Rahmen der COSMOS-Web-Umfrage, einer detaillierten Karte von mehr als 500.000 Galaxien, die w\u00e4hrend 200 Stunden kontinuierlicher Beobachtungen durch JWST erstellt wurde, einen neuen, unheimlich kreisf\u00f6rmigen Einstein-Ring namens JWST-ER1.<\/span><\/p>\n

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\nDer vollst\u00e4ndige Einsteinring, JWST-ER1, ist das am weitesten entfernte, durch Gravitation wirkende Objekt, das je entdeckt wurde. NASA\/James Webb Space Telescope\/van Dokkum et al.<\/span><\/em><\/p>\n

JWST-ER1 besteht aus zwei Teilen: JWST-ER1g, einer kompakten Galaxie, die als Linsenobjekt im Vordergrund fungiert, und JWST-ER1r, Licht einer weiter entfernten Galaxie, die einen leuchtenden Ring bildet. JWST-ER1g ist etwa 17 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt, JWST-ER1r weitere 4 Milliarden Lichtjahre. Laut BigThink.com war das bisher am weitesten entfernte Linsenobjekt etwa 14,7 Milliarden Lichtjahre entfernt. (Das Universum selbst ist zwar sch\u00e4tzungsweise 13,7 Milliarden Jahre alt, doch aufgrund seiner st\u00e4ndigen Ausdehnung muss das Licht der \u00e4ltesten Objekte viel weitere Strecken zur\u00fccklegen, um unsere Teleskope zu erreichen.)<\/span><\/p>\n

Mithilfe des gesamten Rings von JWST-ER1 berechneten die Forscher die Masse der Galaxie, indem sie ermittelten, wie stark sie die Raumzeit um sie herum kr\u00fcmmt. Dabei ergab sich, dass die Galaxie eine Masse hat, die etwa 650 Milliarden Sonnen entspricht, was sie f\u00fcr ihre Gr\u00f6\u00dfe ungew\u00f6hnlich dicht macht. Ein Teil dieser zus\u00e4tzlichen Masse k\u00f6nnte durch dunkle Materie erkl\u00e4rt werden, jenen mysteri\u00f6sen, unsichtbaren Stoff, der etwa 85 % aller Materie im Universum ausmacht. Dennoch errechneten die Forscher, dass es unwahrscheinlich ist, dass gen\u00fcgend Sterne vorhanden sind, um die restliche Masse der Galaxie zu erkl\u00e4ren.<\/span><\/p>\n

\u201eZur Erkl\u00e4rung der Linseneffekte ist zus\u00e4tzliche Masse erforderlich\u201c, aber es sei noch nicht klar, um welche Masse es sich dabei handele, schreiben die Forscher in ihrem Artikel.<\/span><\/p>\n

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\nEine Sammlung unvollst\u00e4ndiger und nahezu perfekter Einsteinringe, fotografiert vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA. Um einen perfekten Kreis zu erhalten, m\u00fcssen Hintergrundobjekt, Vordergrundobjekt und Beobachter perfekt ausgerichtet sein. NASA<\/span><\/em><\/p>\n

Zuvor wurden bereits andere Galaxien entdeckt, die ebenso alt und dicht sind. Dies legt nahe, dass diese uralten Sternenfabriken etwas gemeinsam haben, das sie so massereich macht. Eine Erkl\u00e4rung ist, dass diese Galaxien viel mehr dunkle Materie enthalten als bisher angenommen. Eine andere Theorie besagt, dass sich in ihrem Inneren m\u00f6glicherweise mehr Sterne geringer Masse verbergen als in j\u00fcngeren Galaxien. Um dies herauszufinden, bedarf es jedoch weiterer Forschung.<\/span><\/p>\n

Dies ist nicht der erste echte Einsteinring, der vom JWST entdeckt wurde. Im September 2022 entdeckte ein Reddit-Nutzer einen perfekt kreisf\u00f6rmigen Lichtring der Galaxie JO418, die etwa 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt liegt und um eine n\u00e4here Galaxie kreist. Das JWST nutzte Gravitationslinsen auch, um den am weitesten entfernten Stern aller Zeiten und eine der \u00e4ltesten Galaxien im Universum einzufangen.<\/span><\/p>\n

Dieser atemberaubende Halo entsteht durch das Licht einer weit entfernten Galaxie, das durch die gekr\u00fcmmte Raumzeit einer anderen Galaxie wandert, die sich zwischen der entfernten Lichtquelle und der Erde befindet.<\/span><\/strong><\/span>\u00a0<\/span>Dieses Bild des James Webb-Weltraumteleskops aus dem Jahr 2022, das ein begeisterter Astronom auf Reddit erstellt hat, ist eines der besten Beispiele dieses ungew\u00f6hnlichen astronomischen Ph\u00e4nomens, das jemals festgehalten wurde.<\/span><\/p>\n

Der Lichtring im neuen Bild stammt von der weit entfernten Galaxie SPT-S J041839-4751.8 (kurz JO418), die etwa 12 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist und damit eine der \u00e4ltesten Galaxien im Universum ist. JO418 befindet sich direkt hinter einer anderen Galaxie \u2013 dem hellblauen Licht im Zentrum des Rings \u2013, die so massereich ist, dass ihre Gravitationskraft die Raumzeit um sie herum kr\u00fcmmt. Wenn das Licht von JO418 die Vordergrundgalaxie erreicht, durchl\u00e4uft es diese gekr\u00fcmmte Raumzeit. Von der Erde aus sieht es so aus, als ob das Licht um die Galaxie gekr\u00fcmmt w\u00e4re, doch die elektromagnetischen Wellen, die wir sehen, bewegten sich tats\u00e4chlich die ganze Zeit geradlinig.<\/span><\/p>\n

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\nNahaufnahme des Einstein-Rings JO418. Spaceguy44<\/span><\/em><\/p>\n

Dieser seltsame Effekt \u00e4hnelt der Lichtlenkung durch Glaslinsen. Wie bei Vergr\u00f6\u00dferungsgl\u00e4sern l\u00e4sst dieses Ph\u00e4nomen Licht von weit entfernten Galaxien viel n\u00e4her erscheinen, als es tats\u00e4chlich ist. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Linse aus durch die Schwerkraft gekr\u00fcmmter Raumzeit und nicht aus Glas besteht. Forscher nennen diesen seltsamen Effekt daher Gravitationslinseneffekt. Albert Einstein sagte den Gravitationslinseneffekt erstmals 1912 voraus, als er seine Relativit\u00e4tstheorie entwickelte.<\/span><\/p>\n

Der Reddit-Nutzer und Astronom im Aufbaustudium Spaceguy44 ver\u00f6ffentlichte am 23. August ein Bild des JOS18-Einsteinrings im Subreddit r\/Astronomy. Der anonyme Astronom erstellte das Bild mithilfe \u00f6ffentlich zug\u00e4nglicher Daten des Mid-Infrared Imager (MIRI)-Instruments des James-Webb-Weltraumteleskops.<\/span><\/p>\n

\u201eOhne die Schwerkraft k\u00f6nnten wir J0418 nicht sehen\u201c, schrieb Spaceguy44 auf Reddit. \u201eOhne den Linseneffekt w\u00fcrde die Galaxie wahrscheinlich wie die meisten entfernten Galaxien aussehen: wie ein kleiner Lichtfleck.\u201c<\/span><\/p>\n

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\nEin nahezu perfekter Einstein-Ring aus der Galaxie JO418. Spaceguy44<\/span><\/em><\/p>\n

Im Jahr 2020 entdeckten Forscher eine weit entfernte Galaxie, indem sie mit dem Atacama Large Millimeter\/submillimeter Array (ALMA) in Chile eine partielle Gravitationslinsenwirkung feststellten. Sie berichteten \u00fcber ihre Entdeckung in einem im selben Jahr in der Zeitschrift Nature ver\u00f6ffentlichten Artikel.<\/span><\/p>\n

Am 13. August ver\u00f6ffentlichte Spaceguy44 ein Bild von JO418, das Daten verwendete, die von Webbs NIRCam-Instrument gesammelt wurden. Das Originalbild hatte jedoch eine viel niedrigere Aufl\u00f6sung und der Lichtring war laut ScienceAlert weniger sichtbar.<\/span><\/p>\n\n

Das Hubble-Weltraumteleskop der NASA hat Bilder von mehreren anderen Einsteinringen aufgenommen, darunter einen, der aus dem gebeugten Licht eines Quasars entstanden ist. Keiner dieser Einsteinringe war jedoch so vollst\u00e4ndig oder klar wie der auf dem Reddit-Bild.<\/span><\/p>\n

Perfekt runde Einsteinringe sind extrem selten, da sowohl entfernte als auch nahe Galaxien perfekt auf den Beobachter ausgerichtet sein m\u00fcssen. Dank besserer Sensoren am Webb-Teleskop d\u00fcrften sie in Zukunft jedoch leichter zu erkennen sein.<\/span><\/p>\n

Eine neue Analyse einer ungew\u00f6hnlich massereichen, aber kompakten Galaxie aus dem fr\u00fchen Universum zeigt, dass dunkle Materie mit sich selbst interagiert.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

JWST-ER1 entstand nur 3,4 Milliarden Jahre nach dem Urknall und wurde erstmals im Oktober 2023 auf Bildern des James Webb Space Telescope (JWST) der NASA entdeckt. Mehr als 17 Milliarden Lichtjahre von der Erde entfernt ist JWST-ER1g das am weitesten entfernte Beispiel eines perfekten \u201eEinstein-Rings\u201c \u2013 eines kontinuierlichen Lichtkreises um eine Galaxie, der durch die Beugung des Lichts einer weit entfernten, unsichtbaren Galaxie durch die raumkr\u00fcmmende Masse von JWST-ER1 entsteht. Die Forschungsergebnisse wurden am 11. April 2024 online in The Astrophysical Journal Letters ver\u00f6ffentlicht.<\/span><\/p>\n

Die kosmische Fata Morgana ist nicht nur ein h\u00fcbscher Anblick, der durch die gl\u00fcckliche Anordnung der Galaxien entsteht; sie bietet Physikern auch eine wertvolle M\u00f6glichkeit, die im Radius des Rings enthaltene Masse modellunabh\u00e4ngig zu messen.<\/span><\/p>\n

Durch Berechnung der Raumzeitverzerrung durch JWST-ER1g kam das Team zu dem Schluss, dass die Galaxie etwa 650 Milliarden Sonnen wiegt und damit f\u00fcr ihre Gr\u00f6\u00dfe ungew\u00f6hnlich dicht ist. Durch Subtraktion der sichtbaren Sternmasse von der gesch\u00e4tzten Gesamtmasse k\u00f6nnen die Physiker bestimmen, wie viel Dunkle Materie in der Galaxie steckt \u2013 die unsichtbare Substanz, die vermutlich mehr als 80 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht.<\/span><\/p>\n

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\nDie ungew\u00f6hnlich dichte Galaxie JWST-ER1 und ihr Einstein-Ring, aufgenommen vom James Webb Space Telescope im Jahr 2023. P. van Dokkum et al.<\/span><\/em><\/p>\n

Trotz jahrzehntelanger Beobachtungen und einer F\u00fclle indirekter Beweise konnte die schwer fassbare Substanz bisher nicht direkt nachgewiesen werden. In JWST-ER1g fand das Team heraus, dass dunkle Materie etwa die H\u00e4lfte des Massenunterschieds ausmacht und dass \u201ezus\u00e4tzliche Masse wahrscheinlich erforderlich ist, um den Linseneffekt zu erkl\u00e4ren\u201c, hei\u00dft es in einem 2023 ver\u00f6ffentlichten Artikel.<\/span><\/p>\n

\u201eDer Wert der Dunklen Materie scheint h\u00f6her zu sein als erwartet\u201c, sagte Hai-Bo Yu, Professor f\u00fcr Physik und Astronomie an der University of California, Riverside (UCR) und Co-Autor der neuen Studie. \u201eDas ist r\u00e4tselhaft.\u201c<\/span><\/p>\n

In der Studie vermuten Yu und seine Kollegen, dass die ungew\u00f6hnlich hohe Dichte von JWST-ER1g durch eine h\u00f6here Sternenpopulation als bisher angenommen erkl\u00e4rt werden k\u00f6nnte. Wie der leitende Studienautor Demao Kong von der University of California, Riverside, in derselben Stellungnahme jedoch anmerkte, k\u00f6nnte der Kompressionsmechanismus, durch den gew\u00f6hnliche Materie \u2013 also die Materie, aus der Gas und Sterne bestehen \u2013 im Dunklen-Materie-Halo von JWST-ER1g \u201ekollabiert und kondensiert\u201c, dazu f\u00fchren, dass \u201emehr Dunkle Materie im gleichen Volumen zusammenkommt, was zu einer h\u00f6heren Dichte f\u00fchrt\u201c.<\/span><\/p>\n

Der Dunkle-Materie-Halo, der im Zentrum der Galaxie am dichtesten ist, wirkt wie ein Gravitationsklebstoff, der rotierende Galaxien daran hindert, auseinanderzufliegen. Dar\u00fcber hinaus stimmen Modelle, die eine bestimmte Art Dunkler Materie beinhalten, deren Teilchen miteinander interagieren, \u201esehr gut mit den JWST-ER1-Messungen \u00fcberein\u201c, so die neue Studie.<\/span><\/p>\n

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\nDie Spiegel des James Webb-Weltraumteleskops werden zusammengebaut. NASA\/MSFC\/David Higginbotham\/Emmett<\/span><\/em><\/p>\n

Wir wissen noch nicht, was Dunkle Materie wirklich ist. Beobachtungen deuten darauf hin, dass es sich um einen neuen Teilchentyp handelt, dessen Existenz nur aus seinen gravitativen Wechselwirkungen mit gew\u00f6hnlicher Materie abgeleitet werden kann. Dunkle Materie k\u00f6nnte nur eine Teilchenart sein oder eine komplexe Ansammlung verschiedener Arten, wie bei gew\u00f6hnlicher Materie, die m\u00f6glicherweise in Gegenwart zus\u00e4tzlicher, bisher unbekannter Kr\u00e4fte wirken, die nur in der Dunklen Materie vorhanden sind.<\/span><\/p>\n

Im Dezember 2023 leitete Yu eine Simulation der Bildung von Strukturen mit selbstwechselwirkender Dunkler Materie und kam zu dem Schluss, dass solche Selbstwechselwirkungen die extrem dichten Halos aus Dunkler Materie in einigen Galaxien sowie die mysteri\u00f6s niedrigen Dichten in anderen erkl\u00e4ren k\u00f6nnten, die beide nicht durch die vorherrschende Theorie der \u201ekalten Dunklen Materie\u201c erkl\u00e4rt werden.<\/span><\/p>\n

Physiker hoffen, dass das JWST mehr Licht auf die Dunkle Materie werfen kann. Dank seiner beispiellosen Infrarot-F\u00e4higkeiten kann das Teleskop tiefer in die Vergangenheit blicken als jedes andere Teleskop. Zuk\u00fcnftige Untersuchungen von Galaxien aus dem fr\u00fchesten Universum k\u00f6nnten Hinweise auf Dunkle-Materie-Teilchen und ihr Verhalten liefern, sagte Yu.<\/span><\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Ein Einstein-Ring ist ein extrem seltener Typ eines Gravitationslinsenobjekts, das erstmals in Albert Einsteins Relativit\u00e4tstheorie vorhergesagt wurde. Gravitationslinsen entstehen, wenn die enorme Schwerkraft eines massereichen Vordergrundobjekts, wie etwa eines Galaxienhaufens oder eines Schwarzen Lochs, die Raumzeit um dieses Objekt herum kr\u00fcmmt. Licht, das von weiter entfernten Objekten, wie Galaxien oder Supernovas, ausgestrahlt wird und diese gekr\u00fcmmte Raumzeit durchquert, erscheint aus unserer Perspektive von der Erde aus ebenfalls gekr\u00fcmmt.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1927,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[40,538],"tags":[306,892,893,894],"class_list":{"0":"post-1926","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-kosmos","8":"category-weltraum","9":"tag-dunkle-materie","10":"tag-einsteinring","11":"tag-gravitation","12":"tag-raum-zeit-kruemmung"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1926","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1926"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1926\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1928,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1926\/revisions\/1928"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1927"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1926"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1926"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1926"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}